JP6169482B2 - Liquid crystal device, electronic apparatus, and liquid crystal device manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、液晶装置、これを備えた電子機器及び液晶装置製造方法に関する。 The present disclosure relates to a liquid crystal device, an electronic apparatus including the same, and a method for manufacturing the liquid crystal device.
液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)には、利用者が裸眼で立体画像を視認することができる装置がある。このような液晶表示装置には、利用者に視差を発生させる機構として、画像を表示させる面上に液晶装置として可変レンズアレイを配置する機構がある。可変レンズアレイを有する液晶表示装置は、可変レンズアレイの液晶の屈折率を用いて、画像表示装置に表示した画像を左右の視差に合わせて分割し、利用者の左右の眼に到達する画像に視差を発生させ、立体視できる画像とする。 There is a liquid crystal display (LCD) device that allows a user to visually recognize a stereoscopic image with the naked eye. In such a liquid crystal display device, there is a mechanism for arranging a variable lens array as a liquid crystal device on a surface on which an image is displayed as a mechanism for generating parallax for a user. The liquid crystal display device having the variable lens array uses the refractive index of the liquid crystal of the variable lens array to divide the image displayed on the image display device according to the left and right parallax, and to obtain an image that reaches the left and right eyes of the user. A parallax is generated and an image that can be viewed stereoscopically is obtained.
ここで、液晶装置を可変レンズアレイとする場合、一対の基板の間を所定の間隔に保持する必要がある。可変レンズアレイの液晶層は、通常の液晶表示パネルの液晶層に比べてかなり厚くなる。これに対して液晶装置は、液晶層を挟む2つの基板の間にスペーサを設け、液晶層の厚みを維持する構造がある。 Here, when the liquid crystal device is a variable lens array, it is necessary to maintain a predetermined distance between the pair of substrates. The liquid crystal layer of the variable lens array is considerably thicker than the liquid crystal layer of a normal liquid crystal display panel. In contrast, a liquid crystal device has a structure in which a spacer is provided between two substrates sandwiching a liquid crystal layer to maintain the thickness of the liquid crystal layer.
液晶装置に設けるスペーサとしては、特許文献1に記載されている柱状スペーサや、特許文献2に記載されている球状のスペーサを散布する散布式のスペーサがある。
As a spacer provided in the liquid crystal device, there are a columnar spacer described in
散布スペーサは、スペーサを配置する位置の制御が困難であり、電極パターンに対して所定の位置に配置するのが難しい。スペーサの位置がランダムになると、液晶レンズの形状が位置によって変動し、レンズの特性が不安定になる場合がある。これに対して、柱状スペーサは、露光及びエッチングを用いたプロセスで所望のパターンで形成することができる。 It is difficult to control the position where the spacer is disposed, and it is difficult to dispose the scattering spacer at a predetermined position with respect to the electrode pattern. If the spacer positions are random, the shape of the liquid crystal lens may vary depending on the position, and the lens characteristics may become unstable. On the other hand, the columnar spacer can be formed in a desired pattern by a process using exposure and etching.
ここで、可変レンズアレイの液晶装置は、例えばVA(Vertical Alignment)モードの液晶が用いられている。このような液晶装置の液晶分子は、電圧無印加時(オフ状態)にはその長軸方向が基板面に対して垂直な方向に沿った配向となるが、電圧印加時(オン状態)には、その電圧の大きさに応じて液晶分子が倒れた(傾いた)配向となる。よって、電圧無印加の状態において液晶層に電圧が印加され、基板面に垂直に配向していた液晶分子が倒れる際、その倒れる方向が任意であるため、液晶分子の配向が乱れ、異常配向(例えば、リバースツイストドメイン)が発生する可能性がある。特に、柱状スペーサを用いた液晶装置では、異常配向が発生しやすい場合がある。異常配向が発生した箇所は、表示不良の不具合が発生するため、歩留が低下する原因となっていた。 Here, for example, VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal is used for the liquid crystal device of the variable lens array. The liquid crystal molecules of such a liquid crystal device are aligned with the direction of the long axis perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied (off state), but when the voltage is applied (on state). The liquid crystal molecules are tilted (tilted) according to the voltage. Therefore, when a voltage is applied to the liquid crystal layer in a state where no voltage is applied and the liquid crystal molecules that are aligned perpendicular to the substrate surface fall down, the direction of the tilt is arbitrary. For example, a reverse twist domain may occur. In particular, in a liquid crystal device using columnar spacers, abnormal alignment may easily occur. The location where the abnormal orientation has occurred is a cause of a decrease in yield due to a display defect.
本開示は、異常配向による不具合を抑制し、歩留の低下を抑制できる液晶装置、電子機器及び液晶装置の製造方法を提供する。 The present disclosure provides a liquid crystal device, an electronic device, and a method of manufacturing a liquid crystal device that can suppress defects due to abnormal alignment and suppress a decrease in yield.
本開示の液晶装置は、透明基板である第1基板と、前記第1基板と対向する透明基板である第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶分子を含む液晶層と、前記第1基板の前記液晶層側の表面に前記液晶分子を配向させる配向膜と、前記第1基板の前記配向膜上に設けられた柱状スペーサと、を含み、前記配向膜は、前記柱状スペーサと重なっている部分の少なくとも一部に配向処理が行われていない部分を有する。 A liquid crystal device of the present disclosure includes a first substrate that is a transparent substrate, a second substrate that is a transparent substrate facing the first substrate, and liquid crystal molecules provided between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal layer, an alignment film for aligning the liquid crystal molecules on the surface of the first substrate on the liquid crystal layer side, and a columnar spacer provided on the alignment film of the first substrate. The film has a portion on which at least a part of the portion overlapping the columnar spacer is not subjected to the alignment treatment.
本開示の電子機器は、上記液晶装置を備えたものであり、例えば、カーナビゲーション装置、テレビジョン装置、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯電話、携帯用ゲーム機等の携帯端末装置あるいは情報携帯端末などが該当する。 An electronic device according to the present disclosure includes the liquid crystal device described above. For example, a portable terminal device such as a car navigation device, a television device, a digital camera, a personal computer, a video camera, a mobile phone, and a portable game machine, or information. This applies to mobile terminals.
本開示の液晶装置製造方法は、透明基板である第1基板と、前記第1基板と対向する透明基板である第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶分子を含む液晶層と、前記第1基板の前記液晶層側の表面に前記液晶分子を配向させる配向膜と、前記第1基板の配向膜上に設けられたスペーサと、を含む液晶装置を製造する液晶装置製造方法であって、配向膜となる膜を前記第1基板の上に形成する工程と、前記配向膜の上に柱状スペーサを形成する工程と、前記柱状スペーサが形成された前記配向膜に配向処理を行う工程と、を有する。 The liquid crystal device manufacturing method of the present disclosure is provided between a first substrate that is a transparent substrate, a second substrate that is a transparent substrate facing the first substrate, and the first substrate and the second substrate. A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer including liquid crystal molecules; an alignment film for aligning the liquid crystal molecules on a surface of the first substrate on the liquid crystal layer side; and a spacer provided on the alignment film of the first substrate. A method of manufacturing a liquid crystal device, the step of forming a film to be an alignment film on the first substrate, the step of forming a columnar spacer on the alignment film, and the step in which the columnar spacer is formed And a step of performing an alignment process on the alignment film.
本開示の液晶装置、電子機器及び液晶装置製造方法によれば、異常配向による不具合を抑制し、歩留の低下を抑制できる。 According to the liquid crystal device, the electronic device, and the liquid crystal device manufacturing method of the present disclosure, it is possible to suppress defects due to abnormal alignment and suppress a decrease in yield.
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値及び材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present disclosure will be described based on embodiments with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the embodiments, and various numerical values and materials in the embodiments are examples. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。図1に示すように、画像表示装置1は、二次元画像を表示する画像表示部10と、照明部20と、可変レンズアレイ(液晶装置)30と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic perspective view when the image display apparatus used in the present embodiment is virtually separated. As shown in FIG. 1, the
画像表示部10は、二次元画像を表示する。画像表示部10は、表示領域11に、図1に示すX方向にM個、図1に示すY方向にN個の画素12が配列されている。第m列目(但し、m=1、2・・・、M)の画素12を、画素12mと表す。なお、本実施形態の画像表示部10は、液晶表示パネルであるが、画像表示部10は、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネルなどといった、広く周知の画像表示装置を用いることができる。また、画像表示部10は、モノクロ画像を表示してもよいし、カラー画像を表示してもよい。また、液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、透明画素電極を備えたリアパネル及びフロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。液晶表示パネルは、いわゆるTNモードで駆動してもよいし、VAモード又はIPSモードで駆動してもよい。
The
図2は、画像表示部の概略断面構造を表す断面図である。図2に示すように、画像表示部10の表示領域11は、画素基板11Aと、この画素基板11Aの表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板11Bと、画素基板11Aと対向基板11Bとの間に挿設された液晶層11Cとを備えている。画像表示部10では、画素基板11Aと対向基板11Bとの間の距離は、例えば3μm〜4μm程度である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic cross-sectional structure of the image display unit. As shown in FIG. 2, the
液晶層11Cは、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、TN(Twisted Nematic:ツイステッドネマティック)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折)、FFS(Fringe Field Switching)等の各種モードの液晶が用いられる。 The liquid crystal layer 11C modulates light passing therethrough according to the state of the electric field. For example, TN (Twisted Nematic), VA (Vertical Alignment), ECB (Electrically Controlled Birefringence) Liquid crystals of various modes such as controlled birefringence and FFS (Fringe Field Switching) are used.
対向基板11Bは、ガラス基板75と、このガラス基板75の一方の面に形成されたカラーフィルタ76と、を含む。ガラス基板75の他方の面には、偏光板73Aが配設されている。カラーフィルタ76は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色された色領域を含む。カラーフィルタ76は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、各画素にR、G、Bの3色の色領域が1組の画素として対応付けられている。カラーフィルタ76は、TFT基板71と垂直な方向において、液晶層11Cと対向する。なお、カラーフィルタ76は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。一般に、カラーフィルタ76は、緑(G)の色領域の輝度が、赤(R)の色領域及び青(B)の色領域の輝度よりも高い。また、コモン電極COMLは、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料(透明導電酸化物)で形成される透明電極である。
The
画素基板11Aは、回路基板としてのTFT基板71と、このTFT基板71上にマトリックス状に配設された複数の画素電極72と、TFT基板71及び画素電極72の間に形成されたコモン電極COMLと、画素電極72とコモン電極COMLとを絶縁する絶縁層74と、TFT基板71の下面側には入射側の偏光板73Bとを含む。液晶層11Cと画素基板11Aとの間には第1配向膜77が配設されている。また、液晶層11Cと対向基板11Bとの間には第2配向膜78が配設されている。
The
画像表示部10は、図示しない駆動回路によって駆動され、画素内の液晶分子の配向方向を制御することによって、外部からの映像信号に応じた二次元画像を表示する。
The
画像表示部10の背面側には光を照射する照明部20が配置されている。照明部20は、光源、プリズムシート、拡散シート、導光板等といった部材(これらは図示せず)を備えている。照明部20は、広く周知の照明部を用いることができる。照明部20は、特に限定するものではない。
On the back side of the
次に、図1と、図3から図6を用いて、可変レンズアレイ30について説明する。図3は、可変レンズアレイの概略断面構造を表す断面図である。図4は、液晶分子のプレチルト角を示した模式図である。図5は、可変レンズアレイの正面の模式的な平面図である。図6は、可変レンズアレイの背面の模式的な平面図である。図5においては第2基板130Bの一部を切り欠いて示した。図6においては第1基板130Aの一部を切り欠いて示した。
Next, the
図3に示すように、可変レンズアレイ30は、第1基板130Aと、第2基板130Bと、第1基板130Aと第2基板130Bとの間に配置された液晶層137とを備えている。なお、封止部138は、第1基板130Aと第2基板130Bとが対向する面の周囲に形成され、第1基板130Aと第2基板130Bとの間を封止する機構である。
As shown in FIG. 3, the
第1基板130A及び第2基板130Bには、光の透過率が高い材料を用いることができる。第1基板130A及び第2基板130Bを構成する材料として、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリアリレート樹脂(PAR)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)又はガラスを例示することができる。第1基板130A及び第2基板130Bを構成する材料は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
A material having high light transmittance can be used for the
可変レンズアレイ30は、画像表示部10の正面に対向して配置されており、画像表示部10とは設計上定めた所定の間隔を空けて対向するように図示しない保持部材によって保持されている。画像表示部10の正面とは、画像表示部10が表示している画像を観察する画像観察者側をいう。後述するように、可変レンズアレイ30の第1基板130Aと第2基板130Bとの間には、レンズ列31の屈折率を変化させたときに液晶層137の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、スペーサ(柱状スペーサ)136が設けられている。
The
可変レンズアレイ30には、図1に示すY方向に延びるレンズ列(可変レンズ列)31が、図1に示すX方向にP個並んで配列されている。第p列目(但し、p=1、2・・・、P)のレンズ列31をレンズ列31pと表す。レンズ列31pには、レンズ列31p−1とレンズ列31p+1が隣接している。「P」と上述した「M」との関係については後述する。
In the
説明の都合上、立体画像を表示する際の画像の視点数は中央の観察領域において視点A1、A2・・・、A4の4つであるとして説明するが、これは例示にすぎない。観察領域の個数及び視点の数は、画像表示装置1の設計に応じて適宜設定することができる。画像表示部10とレンズ列31との位置関係などを好適に設定することによって、中央の観察領域の左側の領域と右側の領域においても、各視点用の画像が観察可能となる。
For convenience of explanation, it is assumed that the number of viewpoints when displaying a stereoscopic image is four viewpoints A 1 , A 2 ..., A 4 in the central observation area, but this is merely an example. . The number of observation regions and the number of viewpoints can be appropriately set according to the design of the
図3に示すように、液晶装置である可変レンズアレイ30は、第1電極131と第2電極134との間に印加される電圧によって液晶層137の液晶分子の配向方向を変化させることでの屈折率が変化するレンズ列31を備えている。可変レンズアレイ30は、第1電極1311、1312・・・、1318を有する第1基板130Aと、第2電極134を有する第2基板130Bと、第1基板130Aと第2基板130Bとの間に配置された液晶層137とを含んでいる。なお、第1電極1311、1312・・・、1318を纏めて、第1電極131と表記する場合がある。他の要素においても同様である。
As shown in FIG. 3, the
第1電極131と第2電極134とは、それぞれ、第1基板130Aと第2基板130Bの液晶層137側の面(内面)とに形成されている。液晶層137は、ポジ型のネマチック液晶材料から成る。なお、本実施形態の液晶層137は、ホモジニアス配向の液晶材料を用いている。
The first electrode 131 and the
第1電極131と第2電極134とは、ITO等の透明導電材料で形成されており、成膜により形成されている。第1電極131は、パターニングによって、図5に示す所定のストライプ形状に形成されている。第2電極134は、いわゆる共通電極であり、第2基板130Bの全面に形成されている。なお、図示の都合上、図6にあっては第2電極134と後述する第2配向膜135の表示を省略した。また、図5においても、後述する第1配向膜133の表示を省略した。
The first electrode 131 and the
図3に示すように、第1基板130A上には、第1電極131を含む全面を覆う第1配向膜133が形成されており、第2基板130B上には、第2電極134を含む全面を覆う第2配向膜135が形成されている。これらは例えばポリイミド材料により形成されており、その表面にラビング処理等の配向処理が施されている。第1配向膜133と第2配向膜135によって、電界が印加されていない状態における液晶分子137Aの分子軸の方向が規定される。第1配向膜133と第2配向膜135は、電界が印加されていない状態では液晶分子137Aの長軸をY方向に向かせ、電界が印加されると長軸をZ方向に傾けるような配向処理が施されている。なお、図3は、電界が印加されていないときの液晶分子137Aの配向を示している。第2電極134には、図示しない駆動回路から所定の電圧が印加される。
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、第1配向膜133は、配向処理により溝133Aが形成されている。第1配向膜133近傍の液晶分子137AAは、溝133Aにより第1基板130Aの表面に対し所定の角度傾くプレチルト角を有している。また、第2配向膜135は、配向処理により溝135Aが形成されている。第2配向膜135近傍の液晶分子137ABは、溝135Aにより第2基板130Bの表面に対し所定の角度傾くプレチルト角を有している。仕様によっては、第1配向膜133に形成される溝133Aと、第2配向膜135に形成される溝135Aを同じ形状にしてプレチルト角を同じにしてもよい。なお、図4は、配向処理として、ラビング処理を実行した場合の例である。配向処理としては、光配向処理を行ってもよい。
As shown in FIG. 4, the
図3において、1つのレンズ列31は、基本的には4列の画素12に対応する。レンズ列31と画素12の図1に示すX方向のピッチを、それぞれ符号LDと符号NDとで表せば、4視点の3Dの場合、LD≒4×NDであり、2視点の3Dの場合、LD≒2×NDである。また、上述した「P」と「M」は、P≒M/4といった関係にある。
In FIG. 3, one
図3及び図5に示すように、1つのレンズ列31には、図3及び図5に示すY方向に延びるストライプ形状の第1電極1311、1312・・・、1318が配置されている。図3に示すように、第1電極131は、所定の間隔NWを空けてX方向に並ぶように配置されている。符号EWは第1電極131のX方向の幅を表す。レンズ列ピッチLDと間隔NWと幅EWは、LD=8×(NW+EW)といった関係にある。なお、1つのレンズ列31に対応する第1電極131の本数も8本に限定するものではなく、可変レンズアレイ30の設計に応じて適宜変更することができる。間隔NWと幅EWとの値は特に限定するものではなく、例えば成膜及びパターニング技術を考慮して適宜好適な値とすればよい。なお、本実施形態において、第2電極134は、第2基板130Bの全面に形成された平面状の電極であるが、隣接するレンズ列31の間には、少なくとも1本の電極があれば、レンズ列31を形成することができる。このため、第2電極134は、隣接するレンズ列31の間に少なくとも1本形成されていれば、第2基板130Bの全面に形成されていなくてもよい。第2電極134をストライプ形状とする場合、第1電極131の延在する方向と直交する方向に第2電極134が形成されるようにすることができる。この構造によれば、前述したように、3D観察に適した可変のレンズが得られる。なお、第1電極131の延在する方向と平行に第2電極134が形成されるようにしてもよい。
As shown in FIG. 3 and FIG. 5, the first electrode 131 1 , 131 2 ... 131 8 extending in the Y direction shown in FIG. Yes. As shown in FIG. 3, the first electrodes 131 are arranged so as to be arranged in the X direction with a predetermined interval NW. The symbol EW represents the width of the first electrode 131 in the X direction. The lens array pitch LD, the interval NW, and the width EW have a relationship of LD = 8 × (NW + EW). Note that the number of the first electrodes 131 corresponding to one
図5に示すように、第1基板130Aの表面には、図5に示すX方向にストライプ形状に延びる給電線1321、1322・・・、1324が更に設けられている。給電線1321乃至1324も、基本的には第1電極131と同様の製造プロセスによって形成されている。第1電極1311、1318は給電線1321に接続され、第1電極1312、1317は給電線1322に接続されている。また、第1電極1313、1316は給電線1323に接続され、第1電極1314、1315は給電線1324に接続されている。なお、図5においては、給電線132と電極131とのコンタクトの図示を省略した。
As shown in FIG. 5, feed lines 132 1 , 132 2 ... 132 4 extending in a stripe shape in the X direction shown in FIG. 5 are further provided on the surface of the
上述の接続関係から明らかなように、第1電極1311、1318の電圧は給電線1321に印加される電圧によって制御され、第1電極1312、1317の電圧は給電線1322に印加される電圧によって制御される。また、第1電極1313、1316の電圧は給電線1323に印加される電圧によって制御され、第1電極1314、1315の電圧は給電線1324に印加される電圧によって制御される。給電線1321、1322・・・、1324にはそれぞれ独立した電圧が図示しない駆動回路から印加される。 As apparent from the above connection relationships, the voltage of the first electrode 131 1, 131 8 is controlled by a voltage applied to the feed line 132 1, the voltage of the first electrode 131 2, 131 7 the feed line 132 2 Controlled by applied voltage. The voltages of the first electrodes 131 3 and 13 6 are controlled by the voltage applied to the power supply line 132 3 , and the voltages of the first electrodes 131 4 and 13 15 are controlled by the voltage applied to the power supply line 132 4. . An independent voltage is applied to each of the feeder lines 132 1 , 132 2 ... 132 4 from a drive circuit (not shown).
第1基板130Aの第1電極131及び第2基板130Bの第2電極134は、光透過性を有する金属薄膜、インジウム及びスズの酸化物(ITO)又はインジウム及び亜鉛の酸化物(IZO)などの透明導電材料から構成することができる。第1電極及び第2電極は、真空蒸着法又はスパッタリング法等の物理的気相成長法(PVD法)、各種の化学的気相成長法(CVD法)などの方法によって成膜することができる。また、第1電極131及び第2電極134は、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、リフトオフ法などの周知の方法によりパターニングすることができる。
The first electrode 131 of the
また、図3及び図6に示すように、レンズ列31にスペーサ136が配置されている。本実施形態もスペーサ136は、図5及び図6に示すように、XY平面におけるアスペクト比が1に近いスペーサである。スペーサ136は、X方向ではレンズ列31の中央部に、Y方向ではランダムに配置されている。なお、本実施形態のスペーサ136は、XY平面における形状を矩形(長方形)としたが、これに限定されない。スペーサ136のXY平面における形状は、円形、楕円形、多角形等種々の形状にすることができる。スペーサ136は、一方向(例えばY方向)に延在する形状として、壁状に配置する構成も可能である。
Further, as shown in FIGS. 3 and 6, a
スペーサ136は、第1基板130Aの第1配向膜133上の所定の場所に設けられている。つまり、スペーサ136は、第1配向膜133の上に形成され、液晶層137内に露出している。スペーサ136は、透明な高分子材料で形成され、第1配向膜133上に設けられた感光性を有するスペーサ形成用材料層の露光及び現像(エッチング)によって形成されている。製造工程については、後述する。
The
本実施形態において、スペーサ136は、レンズ列31の中央部に位置する第1配向膜133の表面に設けられている。スペーサ136の中心を通る線に対し、第1電極1311と第1電極1318とは対称に配置されており、第1電極1312と第1電極1317とは対称に配置されている。他の第1電極も同様である。
In the present embodiment, the
可変レンズアレイ30は、スペーサ136をレンズ列31の中央部に設けることで、レンズ列31の屈折率を変化させたときに液晶層137の液晶分子の配向方向が変わらない場所に、スペーサ136を設けることができる。スペーサ136をレンズ列31の屈折率を変化させたときに液晶層137の液晶分子の配向方向が変わらない場所に設けることで、スペーサ136を設けた場合でも、液晶分子のレンズとしての性能を高く維持することができる。なお、「液晶分子の配向方向が変わらない」とは、厳密に液晶分子の配向方向が変わらない場合の他、実質的に液晶分子の配向方向が変わらない場合をも含む。換言すれば、設計上又は製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。スペーサは、本実施形態のレンズ列の中央部に配置されている構成とすることが好ましいが、それぞれ隣接するレンズ列の境界部に配置されていてもよい。
In the
図3に示すように、スペーサ136は、X方向(延在方向に直交する方向)幅がSWであり、Z方向の高さ(第1基板130Aから第2基板130Bに向かう方向の距離)がSHとすると、スペーサ136は、高さSHを5μm以上50μm以下とすることが好ましい。スペーサ136を上記高さとすることで、可変レンズアレイ30のレンズ機能を高くすることができる。スペーサ136は、幅SWと高さSHとの関係、0.5≦SH/SW≦5を満たすことが好ましい。スペーサ136は、幅SWと高さSHとのアスペクト比を1以上とすることで、液晶層137に与える影響を少なくしつつ、液晶層137の高さ、第1基板130Aと第2基板130Bとの間の距離を一定に維持することができる。
As shown in FIG. 3, the
ここで、スペーサ136が表面に設けられている第1配向膜133は、スペーサ136が配置されている領域の少なくとも一部に配向処理が行われていない部分を有する。
Here, the
また、可変レンズアレイ30は、図1から図6に示すように、第1基板130Aの外周部と第2基板130Bの外周部とは、例えばエポキシ系樹脂材料から成る封止部138によって封止されている。図6に示すスペーサ136の長さSLは、スペーサ136の端部と封止部138との間に間隔D1、D2が空くような値に設定されている。間隔D1、D2の値は、可変レンズアレイ30の製造の際に支障なく液晶材料が基板間に流れるような値である。可変レンズアレイ30は、スペーサ136の端部と封止部との間には間隔が空けることで、液晶材料の流動性を確保することができる。
Further, as shown in FIGS. 1 to 6, in the
また、可変レンズアレイ30は、駆動回路によって駆動され、立体画像を表示する場合と通常画像を表示する場合とで、レンズ列31の屈折率がそれぞれ所定の値に設定される。なお、レンズ列31に曲率を持たせるために液晶分子137Aに電界を加える給電線132が形成された側の第1基板130Aの第1配向膜133のプレチルト角を、給電線132が形成されていない側の第2基板130Bの第2配向膜135のプレチルト角より高くしてもよい。これによって、光学的によりよい特性が得られる。
The
次に、図7から図9を用いて、可変レンズアレイ30の製造方法を説明する。図7は、液晶装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図8は、液晶装置の製造方法の一例を説明するための説明図である。図9は、液晶装置の製造方法の他の例を説明するための説明図である。
Next, a manufacturing method of the
液晶装置の製造方法は、第1基板130A上に、第1電極131、第1から第4給電線等、各種配線を形成する(ステップS12)。次に、液晶装置の製造方法は、配線を形成した面に配向膜(第1配向膜133となる膜)を形成する(ステップS14)。なお、この状態の配向膜は、配向処理が行われていない状態である。次に、液晶装置の製造方法は、配向処理が行われていない配向膜上にスペーサを形成する(ステップS16)。液晶装置の製造方法は、配向膜上にスペーサを形成したら、配向膜に配向処理を行う(ステップS18)。液晶装置の製造方法は、以上のようにして第1基板130Aを製造する。液晶装置の製造方法は、さらに、第2基板130Bの表面に、第2電極134、第2配向膜135を適宜形成する。そして、上記工程を経た第1基板130Aと第2基板130Bとを、液晶材料を挟んだ状態で対向させ、周囲を封止することによって、可変レンズアレイ30を得ることができる。
In the manufacturing method of the liquid crystal device, various wirings such as the first electrode 131 and the first to fourth feeder lines are formed on the
さらに画像表示装置を製造する場合、液晶装置の製造方法で製造した可変レンズアレイ30と画像表示部10とを重ね合わせる。この場合、可変レンズアレイ30と画像表示部10とは、透明な接着剤等で接着することが好ましい。その後、可変レンズアレイ30と画像表示部10とが重なったユニットを、照明部20が配置された筐体内に設置し、その後各種配線を接続することで、画像表示装置が製造される。
Further, when the image display device is manufactured, the
次に、図8を用いて、第1基板130Aの製造方法についてより詳細に説明する。液晶装置の製造方法は、第1基板130Aとなる基板302を作成し(ステップS102)、基板302上に配線304を形成する(ステップS104)。ここで、配線304は、配線304となる金属膜の蒸着、露光、エッチングを行うことで、配線のパターンを形成する。また、配線304は、一層配線ではなく、配線と絶縁層とが交互に積層された多層の配線となる。
Next, the manufacturing method of the
液晶装置の製造方法は、配線304を形成したら、配向膜となる膜306、例えばPI(ポリイミド、polyimide)膜を形成する(ステップS106)。膜306は、スクリーン印刷や、インクジェット印刷で形成することができる。また、膜306は、配線304が形成された基板302の表面の全面に形成される。なお、インクジェット印刷で膜306を形成する場合、スペーサを形成する範囲の一部は膜306を形成しなくてもよい。
In the manufacturing method of the liquid crystal device, after the
液晶装置の製造方法は、膜306を形成したら、スペーサとなる材料層308を形成する(ステップS108)。材料層308は、感光性を有する透明な材料である。液晶装置の製造方法は、材料層308を形成したら、スペーサのパターンに対応したマスク310を形成する(ステップS110)。本実施形態は、材料層308の材料をポジ型の感光材料とした場合を示している。マスク310は、スペーサを設ける位置に光を遮る材料が配置されている。なお、材料層308の材料をポジ型の感光材料とした場合、マスク310の光を遮る材料が配置される領域が逆になり、スペーサを設けない位置に光を遮る材料が配置されている。液晶装置の製造方法は、マスク310を形成したら、露光光で、材料層308を露光する。
In the manufacturing method of the liquid crystal device, after the
液晶装置の製造方法は、材料層308への露光を行ったら、現像(エッチング)を行う(ステップS112)。液晶装置の製造方法は、現像(エッチング)を行うことで、材料層308のうち、露光光が照射されていない領域が残る。これにより膜306の上にスペーサ312が形成される。なお、マスク310は、現像時に材料層308の露光された領域と一緒に除去してもよいし、現像前にマスク310のみを除去するエッチングにより除去してもよい。なお、エッチングは、アルカリ性の液体を用いてウェットエッチングで行うことが好ましいが、ドライエッチングで行ってもよい。なお、エッチングをウェットエッチングで行うことで簡単にエッチングを行うことができる。
In the manufacturing method of the liquid crystal device, after the
液晶装置の製造方法は、スペーサ312を形成したら、膜306に配向処理を行う(ステップS114)。本実施形態は、光源330から膜306に向けて所定の配向方向の直線偏光の光を照射する。このように、直線偏光の光を所定の配向方向から照射することで、特定の方向のみ分子の結合を切り、膜306を配向させる。なお、図8では、膜306に対する配向処理を光配向処理で行ったが、図9に示すように、ブラシ340等を用いて溝を形成するラビング処理を行い、膜306に配向処理を行ってもよい。これにより、膜306は、所定の方向に配向される。液晶装置の製造方法は、以上のようにして、第1基板130A上に配線、配向膜、スペーサを形成する。
In the manufacturing method of the liquid crystal device, after the
画像表示装置1は、以上のように、第1基板130Aの第1配向膜133上にスペーサ136を形成することで、スペーサ136を形成した後に、第1配向膜133への配向処理を行って製造することが可能となる。
As described above, the
画像表示装置1は、図7から図9に示すように、スペーサ136を形成した後に、第1配向膜133への配向処理を行うことで、配向膜133の配向処理が行われた部分を好適に保存することができ、配向膜133の性能を高く維持することができる。
As shown in FIG. 7 to FIG. 9, the
例えば、画像表示装置1は、配向膜133に配向処理をした後、スペーサ136を形成すると、つまり、配向膜133の全面に配向処理が施され、配向処理がされた領域の上にスペーサ136が形成されている構造では、配向膜133のスペーサ136が形成されていない領域の配向処理が、スペーサ136の形成時にエッチング等で特性が変化してしまい、異常配向の原因となる場合がある。また、スペーサ136を形成した後、配向膜133を形成した場合、配向膜133の形成時にスペーサ136の形状が変化してしまい、スペーサ136がつぶれてしまう構造となる場合がある。これに対して、画像表示装置1は、スペーサ136を形成した後に、第1配向膜133への配向処理を行い、第1配向膜133のスペーサ136が形成されている領域と重なる部分の少なくとも一部は配向処理がされていない構造とすることで、スペーサ136がつぶれることを抑制しつつ、第1配向膜133の配向処理を好適な状態で維持することができる。これにより、異常配向による不具合を抑制し、歩留の低下を抑制できる。
For example, in the
また、スペーサ136を形成した後、インクジェット印刷により配向膜133を形成した場合、スペーサ136の周囲に形成された配向膜133と他の部分の配向膜133との厚みに差が不均一になる場合がある。これに対して、本実施形態は、配向膜133となる膜を形成した後、スペーサ136を形成しているので、インクジェット印刷で膜306を形成する場合も、各位置に所望の厚みの配向膜133を形成することができる。
In addition, when the
また、配向処理を光配向処理で行うことで、スペーサ136の配置に関係なく、配向処理を行うことができる。また、配向処理をラビング処理で行うことで、第1配向膜133として種々の材料を用いることができ、装置の製造を簡単にすることができ、かつ、装置をより安価にすることができる。なお、配向処理の方法がこれに限定されず、種々の配向処理を用いることができる。例えば、イオンビーム配向などの方法で配向処理をおこなってもよい。
Further, by performing the alignment process by the optical alignment process, the alignment process can be performed regardless of the arrangement of the
なお、画像表示装置1は、可変レンズアレイの表面を画像観察者が押すといった使用状態が想定される場合には、いわゆる面押し強度を確保するためにスペーサを所定の方向に延在する形状で用いることが好ましい。また、スペーサ136は、本実施形態のようにアスペクト比が1に近い形状とすることも好ましい。これにより、スペーサ136を視認されにくくすることができる。また、本実施形態のようにスペーサ136をランダムに配置することで、視認されにくくすることができる。
Note that the
可変レンズアレイの液晶層を構成する材料として、上述したネマチック液晶材料などの広く周知の材料を用いることができる。液晶層を構成する材料は特に限定されるものではない。 As a material constituting the liquid crystal layer of the variable lens array, widely known materials such as the nematic liquid crystal material described above can be used. The material constituting the liquid crystal layer is not particularly limited.
図10は、他の実施形態に用いられる画像表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。ここで、本実施形態の液晶層137は、ホモジニアス配向の液晶材料を用いたが、ねじれネマチック(TN)型の液晶材料を用いることもできる。可変レンズアレイの液晶層にねじれネマチック(TN)型の液晶材料を用いる場合、図10に示す画像表示装置1Aのように、可変レンズアレイ30Aに、第2基板130Bの液晶層とは反対側に偏光板139を設けることで、画像表示装置1と同様の表示状態となる。
FIG. 10 is a schematic perspective view when an image display device used in another embodiment is virtually separated. Here, although the
なお、第1基板における第1電極の平面形状と第2基板における第2電極の平面形状とは、可変レンズアレイの設計に応じて、適宜好適な形状とすればよい。例えば、第1電極及び第2電極の一方を平面状の共通電極とし、他方をストライプ形状の電極とすればよいし、両方をストライプ形状としてもよい。なお、連続して直流電圧を液晶層に印加すると液晶材料の劣化を招く可能性がある。このため、通常の液晶表示パネルと同様に、第1電極と第2電極との間の電圧の極性が順次反転するように可変レンズアレイを駆動すればよい。更には、もう片方を平面状電極又はストライプ形状電極としてパターニングしていてもよい。平行方向でのストライプであれば通常の液晶レンズ、垂直方向のストライプであればパネルの3D観察に適した可変のレンズとなる。 The planar shape of the first electrode on the first substrate and the planar shape of the second electrode on the second substrate may be appropriately set according to the design of the variable lens array. For example, one of the first electrode and the second electrode may be a planar common electrode, and the other may be a stripe electrode, or both may be a stripe shape. Note that continuous application of a DC voltage to the liquid crystal layer may cause deterioration of the liquid crystal material. For this reason, it is only necessary to drive the variable lens array so that the polarity of the voltage between the first electrode and the second electrode is sequentially reversed as in a normal liquid crystal display panel. Furthermore, the other side may be patterned as a planar electrode or a stripe-shaped electrode. A stripe in the parallel direction is a normal liquid crystal lens, and a stripe in the vertical direction is a variable lens suitable for 3D observation of the panel.
本実施形態の画像表示装置1は、可変レンズアレイを画像表示部と画像観察者との間に配置した場合としたが、本開示の構造はこれに限るものではない。画像表示装置は、画像表示部(透過型表示パネル)と照明部との間に可変レンズアレイを配置してもよい。
In the
また、本明細書に示す各種の条件は、厳密に成立する場合の他、実質的に成立する場合にも満たされる。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。 Moreover, the various conditions shown in this specification are satisfied not only when they are strictly satisfied but also when they are substantially satisfied. The presence of various variations in design or manufacturing is allowed.
<2.適用例>
次に、実施形態及び変形例で説明した画像表示装置1の適用例について説明する。実施形態及び変形例に係る画像表示装置1は、カーナビゲーション装置、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯用ゲーム機等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、実施形態及び変形例に係る画像表示装置1は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
<2. Application example>
Next, an application example of the
図11は、本実施形態に係る画像表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。図11は、表示装置を携帯用ゲーム機に搭載した例を示している。表示装置1は、例えば図11に示すように、携帯用ゲーム機400の操作部402に挟まれた位置に配置される。携帯用ゲーム機400は、ユーザが筐体の操作部402の両端を両手で保持しながら、画面を見て利用される。画像表示装置1を用いることで、ゲームの画面を立体視できる状態で表示させることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus to which the image display device according to the present embodiment is applied. FIG. 11 shows an example in which the display device is mounted on a portable game machine. For example, as shown in FIG. 11, the
1 画像表示装置
10 画像表示部
11 表示領域
11A 画素基板
11B 対向基板
11C 液晶層
12 画素
20 照明部
30 可変レンズアレイ
31 レンズ列
130A 第1基板
130B 第2基板
131、1311、1312、1313、1314、1315、1316、1317、1318 第1電極
132、1321、1322、1323、1324 給電線
133 第1配向膜
134 第2電極
135 第2配向膜
136 スペーサ
137 液晶層
137A、137AA、137AB 液晶分子
138 封止部
A1、A2、A3、A4 視点
1 the
Claims (7)
前記第1基板と対向する透明基板である第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶分子を含む液晶層と、
前記第1基板の前記液晶層側の表面に形成されたストライプ形状の第1電極と、
前記第1基板に設けられ且つ前記第1電極に接続される給電線と、
前記第2基板の前記液晶層側の表面に形成された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に印加される電圧により前記液晶層の液晶分子の配向方向を変化させることで屈折率が変化する複数のレンズ列と、
前記第1基板の前記液晶層側の表面に前記液晶分子を配向させる第1配向膜と、
前記第2基板の前記液晶層側の表面に前記液晶分子を配向させる第2配向膜と、
前記第1基板の前記第1配向膜上に設けられた柱状スペーサと、を含み、
前記第1配向膜は、前記柱状スペーサと重なっている部分の少なくとも一部に配向処理が行われていない部分を有し、
前記第1配向膜のプレチルト角は、前記第2配向膜のプレチルト角より高く、
前記柱状スペーサは、前記レンズ列の中央部に位置し、
前記第1電極は、前記柱状スペーサの中心を通る線に対し対称に配置されている
液晶装置。 A first substrate which is a transparent substrate;
A second substrate which is a transparent substrate facing the first substrate;
A liquid crystal layer including liquid crystal molecules provided between the first substrate and the second substrate;
A stripe-shaped first electrode formed on a surface of the first substrate on the liquid crystal layer side;
A feed line provided on the first substrate and connected to the first electrode;
A second electrode formed on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side;
A plurality of lens rows in which a refractive index changes by changing an alignment direction of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by a voltage applied between the first electrode and the second electrode;
A first alignment film for aligning the liquid crystal molecules on the liquid crystal layer side surface of the first substrate;
A second alignment film for aligning the liquid crystal molecules on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side;
A columnar spacer provided on the first alignment film of the first substrate,
Wherein the first alignment film, have at least in part on the portion where the alignment treatment is not performed in the overlapping portion and the columnar spacers,
The pretilt angle of the first alignment film is higher than the pretilt angle of the second alignment film,
The columnar spacer is located at the center of the lens array,
The liquid crystal device , wherein the first electrode is arranged symmetrically with respect to a line passing through the center of the columnar spacer .
前記第1配向膜となる膜を前記第1基板の上に形成する工程と、
前記第1配向膜の上に柱状スペーサを形成する工程と、
前記柱状スペーサが形成された前記第1配向膜に配向処理を行う工程と、を有する液晶装置製造方法。A first substrate that is a transparent substrate; a second substrate that is a transparent substrate facing the first substrate; a liquid crystal layer that includes liquid crystal molecules provided between the first substrate and the second substrate; A stripe-shaped first electrode formed on the surface of the first substrate on the liquid crystal layer side, a power supply line provided on the first substrate and connected to the first electrode, and the liquid crystal layer of the second substrate A plurality of layers having a refractive index that changes by changing the orientation direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by a second electrode formed on the side surface and a voltage applied between the first electrode and the second electrode. A first alignment film for aligning the liquid crystal molecules on the liquid crystal layer side surface of the first substrate, and a second alignment for aligning the liquid crystal molecules on the liquid crystal layer side surface of the second substrate. a film, the columnar spacers provided on the first first alignment film on a substrate, the Therefore, the pre-tilt angle of the first alignment film is higher than the pre-tilt angle of the second alignment film, the columnar spacer is located at the center of the lens array, and the first electrode is at the center of the columnar spacer. A liquid crystal device manufacturing method for manufacturing a liquid crystal device arranged symmetrically with respect to a passing line,
Forming a film to be the first alignment film on the first substrate;
Forming a columnar spacer on the first alignment film;
And a step of performing an alignment process on the first alignment film on which the columnar spacers are formed.
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